[发明专利]一种Pickering乳液改性木塑复合材料及其制备方法

说明书

本发明提出的是一种Pickering乳液改性木塑复合材料及其制备方法，将石蜡和纳米二氧化硅以Pickering乳液的形式同步引入至废植物纤维填料中，再与高分子聚合物基体在助剂的作用下，熔融、混炼加工成型得到的木塑复合材料。本发明利用Pickering乳液的形式，将石蜡和纳米二氧化硅同步引入废植物纤维填料中，两者协同提高木塑复合材料成型过程中木粉在聚合物中的流动性、分散性和界面相容性；同时，同步提高木塑复合材料成品疏水性、热稳定性、力学性能和表面硬度，实现“一剂多效”。

技术领域

本发明涉及的是一种Pickering 乳液改性木塑复合材料及其制备方法，属于复合材料改性技术领域。

背景技术

木塑复合材料是国内外近年蓬勃兴起的一类新型复合材料，指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等代替通常的树脂胶粘剂，与超过50%以上的木粉、竹粉、稻壳、秸秆等废植物纤维混合成新的木质材料，再经挤压、模压、注射成型等塑料加工工艺，生产出的板材或型材。木塑复合材料解决了废弃木质纤维材料综合利用率低等问题，有效缓解了木材供给紧张与日益增长的社会需求之间的矛盾。同时，可解决废弃塑料引发的“白色污染”等重大环境问题，是废弃木质纤维和废弃塑料再生利用的重要途经。性能优异的木塑复合材料，可被广泛应用于建筑材料、工业材料、包装及运输业、室内装饰材料等。

废植物纤维填料的主要化学组分为纤维素、半纤维素和木质素，其结构中含有大量的亲水性羟基，从而导致废植物纤维填料极易吸水吸湿，且易团聚，与高分子聚合物基体的亲和性降低。在木塑复合材料成型过程中，吸水团聚后的废植物纤维填料的界面相容性、流动性和分散性降低，严重影响木塑复合材料的最终使用性能，诸如疏水性、热稳定性、力学性能和表面硬度等。此外，废植物纤维填料和高分子聚合物基体形成的木塑复合材料热稳定性差，极易燃烧，影响其使用安全性。

现有的木塑复合材料改性技术主要采用化学改性或者物理改性的手段，降低废植物纤维填料的表面羟基浓度或极性，从而改善废植物纤维填料在木塑复合材料成型过程中的界面相容性，提高废植物纤维填料的分散性；也有研究证明，加入石蜡和纳米二氧化硅分别作为提高润滑效果的添加剂和作为提高木塑复合材料力学性能、阻燃性和耐光老化等性能的改性剂，以单独添加或物理混合添加的方式用于木塑复合材料的制备。然而，上述方法在制备木塑复合材料的过程中，废植物纤维填料在高分子聚合物基体中的流动性和分散性不甚理想，导致成品木塑复合材料的疏水性、热稳定性、力学性能和表面硬度性能依然较差，难以满足现代生产生活的需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有木塑复合材料的使用性能和改性方式存在的上述缺陷，提出一种Pickering乳液改性木塑复合材料及其制备方法。

本发明的技术解决方案：一种Pickering 乳液改性木塑复合材料，通过高压浸渍处理，将石蜡和纳米二氧化硅以Pickering乳液的形式同步引入至废植物纤维填料中，再与高分子聚合物基体在助剂的作用下，熔融、混炼加工成型得到。

该Pickering 乳液改性木塑复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将粒径为10-20 nm的纳米二氧化硅分散于去离子水中，制备成质量分数为0.5%-2%的二氧化硅分散液，并用盐酸或醋酸调节pH值为 3-4；在二氧化硅分散液中加入失水山梨糖醇脂肪酸酯和失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚的混合物作为助剂（每升二氧化硅分散液中失水山梨糖醇脂肪酸酯加入的量为10-40g，失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚加入的量为10-30g），以100-800 rpm/min搅拌2 min形成混合液，然后再将液体石蜡以油水体积比为1：3、1：4、或1：5的比例加入混合液中，以3000-8000 rpm/min 搅拌5-10min得到预乳液；将预乳液在高压均质机中以40-80MPa的压力均质5-10min，得到Pickering乳液；